[發明專利]用于確定可封閉容器中的流體的平均參數的方法和裝置

在審

• 申請號: 201380077200.0
• 申請日: 2013-06-06
• 公開（公告）號: CN105264352A
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: A.克拉梅;H.布蘭德勒;K.亨肯;T.A.保羅
• 申請（專利權）人: ABB技術有限公司
• 主分類號: G01M3/32
• 分類號: G01M3/32;H01H33/56;H02B1/26;G01N33/26;H02B13/035
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強;肖日松

技術領域

本發明涉及根據獨立權利要求的、用于確定可封閉容器中的流體的平均參數的方法、用于該方法的測量裝置和測量組件。測量裝置可特別地用于檢測流體容器中以及例如功率傳輸和分配系統中的流體絕緣式開關裝置中的流體泄漏，特別是氣體泄漏。

背景技術

功率傳輸和分配系統中的流體絕緣式開關裝置是眾所周知的。這些裝置包括氣體絕緣式開關裝置(GIS)，例如斷路器。GIS裝置具有外部封裝，而且這個外部封裝的內部填充有絕緣氣體，例如SF₆(六氟化硫)。GIS內部的氣體量必須具有高于臨界水平的值，以便避免介電絕緣性能退化；但是，由于材料孔隙度、腐蝕、密封件有缺陷等，氣體可泄漏到環境。這是不合需要的，因為有上面提到的原因，以及因為氣體可潛在地損害環境，例如在SF₆氣體的情況下，它造成全球變暖的可能性非常高。因此，需要監測GIS的含量，以及檢測來自封裝的潛在氣體泄漏。為了監測氣體絕緣式開關裝置中的泄漏，追蹤壓力、溫度標準化壓力或密度。但是，僅壓力測量不適合快速地檢測泄漏速率(例如在一天內或者在幾天內)，因為未考慮到環境和運行溫度改變而引起的壓力變化。溫度標準化壓力測量值ρ_norm由以下給出

p_norm=p_meas×T_norm/T_meas

假設是理想氣體特性，其中，T_norm是選定的標準化溫度(例如298K)，而p_meas和T_meas分別是測得的壓力和在局部測得的溫度。必須使壓力標準化，以便據此可靠地計算出容器中包含的氣體總量(總質量)。T_meas也可為若干溫度測量值的平均值(算術平均值或充分加權平均值)。對于開關裝置封罩內的典型地不均勻的溫度分布，需要平均溫度T_av來正確地計算總質量，即，容器中平均密度。T_meas通常不是T_av的良好估計。因此，使用T_meas來使壓力測量值標準化對于高精度泄漏檢測的用處僅僅是有限的。密度測量值乍一看不依賴于這些壓力和溫度影響，但它也需要進行溫度標準化，因為它是局部測量值，而且不可表示封罩內的平均密度。理想氣體定律由以下給出

，

其中，ρ是密度，M是氣體的已知摩爾質量，p是壓力，并且R是通用氣體常數。雖然壓力在GIS的封罩中是恒定的，其公差為大約100Pa，但密度取決于測量位置處的局部溫度。因此容積中的溫度分布正好與密度分布相互關聯。再次，原則上可用以下方程使密度測量標準化

。

因此，與溫度標準化測量相同的限制也適用，優選地，加上溫度測量應當理想地為密度測量點處，以至少獲得局部標準化密度的良好估計。

為了克服這些復雜問題，典型地通過在長時間間隔(幾周至幾年)上對測量值取平均數，以校平溫度補償不足引起的變化，來確定泄漏速率。

p-測量和ρ-測量的溫度補償旨在補償壓力和局部密度對溫度的依賴性。在兩種情況下，使用局部溫度測量，希望它表示隔室中的平均溫度。但是，在開關裝置的運行期間或者當太陽輻射對封裝加熱時，形成大的溫度梯度，從而導致對平均氣體溫度的估計不佳的局部溫度測量。可通過使用散布在封裝的外部周圍的多個溫度傳感器來粗略地估計平均溫度。為了使密度或p/T的趨勢明顯，在長的持續時間上對測量取平均數會導致泄漏檢測延遲，并且因此不必要地污染環境。

已經試圖在T-感測位置盡可能少的情況下，使用分布式溫度傳感器和計算流體動力學模擬來推導出容器中的平均溫度。但是，此方法是不切實際的，因為它既不是一般的，也不能容易地擴展到任何給定的幾何構造。至今仍然未能解決實際且快速地(即，在沒有大量傳感器或不花很長時間的情況下)確定平均氣體溫度的良好估計的問題。

發明內容

因而，本發明的目標是改進測量精度，并且因此改進泄漏檢測時間，以及降低上面提到的類型的測量的成本。這個目標由這里完全引用的獨立權利要求的主題實現。實施例源自從屬權利要求和任何權利要求組合和描述與附圖。